[发明专利]一种抗热裂混晶硬质合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗热裂混晶硬质合金及其制备方法，所述硬质合金包括硬质相、粘结相以及任选地耐温组分，硬质相包括粗WC和细WC，粗WC的平均晶径与细WC的平均晶径之比为1.7‑2.1，硬质合金的平均晶粒度为2.4‑3.4μm。本发明提供的抗热裂混晶硬质合金中，粗WC和细WC的平均晶径比控制准确，强度高、硬度高，抗热裂性能好。在热机械腐蚀疲劳的环境下使用，裂纹萌生晚，热裂纹扩展慢，特别适合在小型材轧机上轧制螺纹钢，不易掉块，轧材质量好，使用寿命提高20％以上。

技术领域

本发明属于硬质合金技术领域，涉及一种抗热裂混晶硬质合金及其制备方法。

背景技术

通常情况下，硬质合金的韧性与耐磨性是一对矛盾，强度与硬度是常规检测指标。细颗粒、超细颗粒合金可同时获得高强度和高硬度，但是其韧性差；粗颗粒高粘结相合金的韧性较好，但其强度一般随着硬度的下降而下降。粗颗粒高粘结相硬质合金要达到较好的硬度、强度，常规的方法是采用较长的球磨时间，但如此一来，合金晶粒度下降，使合金韧性下降，导热性下降，这对于在高温、大循环应力条件下使用的硬质合金来说，容易因抗热疲劳性差而导致产品提前失效。高寿命的粗颗粒高粘结相合金，要求其强度、韧性及耐磨性等综合性能好，为实现该目的，技术人员在硬质合金材料设计进行了许多研究，双晶(混晶)结构合金是其中一个方向。

目前，关于双晶(混晶)结构合金的报道中，主要是采用粗、细碳化钨(WC)搭配来提高中颗粒或中粗颗粒合金的耐冲击性、耐磨性及韧性，对粗颗粒合金的双晶结构设计公开的并不多。双晶合金的制备大都用Fsss粒度选择原料，控制粗、细WC的Fsss粒度范围以及搭配比例，大多在球磨过程中采取了分批球磨的技术，甚至为达到较高的密度而延长球磨时间，但是Fsss粒度表征是WC颗粒的大小，无法精准反映WC的真实晶粒度。由于原料形貌的波动变化会使得同一Fsss粒度WC的结晶性、活性不同，从而使得同一Fsss粒度WC的晶粒度变化，进而产生WC耐磨性的变化，多种有波动的WC晶粒经球磨烧结，使其双晶合金结构中粗、细晶的比例也是波动的，由此，直接导致使用性能存在较大波动。有些研究中还提出了合金的晶径粒度优化百分比(晶粒分布峰)的概念；也有用磁力来控制粗、中、细WC的搭配，但是，都不能控制双晶结构稳定。实践证明，双晶结构的准确性及稳定性影响其使用性能，是导致双晶合金质量不稳定的症结所在。如何获得具有粗细晶粒准确搭配的硬质合金是获得质量稳定的双晶合金的关键。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了抗热裂混晶硬质合金，通过矫顽磁力和球磨耐磨性选择WC原料，准确控制双晶合金的粗、细WC的平均晶径比，得到一种强度高、硬度高的抗热裂混晶晶径硬质合金，该方法制备简单，适应大批生产。

根据本发明的第一方面，提供了一种抗热裂混晶硬质合金，包括硬质相、粘结相以及任选地耐温组分，硬质相包括粗WC和细WC，粗WC的平均晶径与细WC的平均晶径之比为1.7-2.1。

优选地，硬质相中，粗WC的平均晶径与细WC的平均晶径之比可以为1.70、1.75、1.80、1.85、1.90、1.95、2.00、2.05、2.10以及它们之间的任意值，优选为1.80-2.05。

根据本发明的优选实施方式，所述粗WC和细WC是通过CN201410796617.9中所公开的方法来判断双晶，具体包括如下步骤：

将待测合金试样制备金相面，分别测量金相面内的多个晶粒的横截面积S；

将所测得的多个横截面积S从小到大排序形成横截面积序列S_n，其中n是晶粒从小到大的序号，取值为正整数；

计算晶粒序号之间相差为间隔常数k的两个横截面积之间的差值ΔS，所述间隔常数k为正整数；将所得到的多个差值ΔS按照晶粒序号n的升序排列成差值序列ΔS_n，

获得所述差值序列ΔS_n中的数值跳变区域，所述数值跳变区域的开始值对应的晶粒序号为特征晶粒序号N；